第2章-空间大地测量的时空框架
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第2章 地学实体空间定位要素的度量
1．地球椭球体
1.1 地球的形状
1．地球椭球体
1.1 地球的形状
• 地球是一个近于梨形的椭球体。
• 赤道半径长、极半径短（二者相差约21km）， 且北极略突出、南极略扁平。
• 地球表面并非是平整的椭球面，最高点珠穆朗玛 峰海拔8844.43m，最低点太平洋西部的马里亚 纳海沟的深度达11033m；
c 6 399 698.901 782 711 0（m） 6 399 596.651 988 010 5（m） 6 399 593.625 8（m）
f
1／298.3
1／298.257
1/298.257 223 563
e2
0.006 693 421 622 966
e 2
0.006 738 525 414 683
投影带类型？ 带号？ 中央经线？
4.高斯——克吕格投影
一、投影特点
它是一种横轴等角切椭圆柱投影。 （1）中央经线和赤道为互相垂直的直线，其
他经线均为凹向并对称于中央经线的曲线， （2）纬线均为以赤道为对称轴、凹向两极弯
曲的曲线，经纬线成直角相交。
（地球：
（1）无角度变形。 （2）在同一条经线上，长度变形随纬度的降低而增大，
椭球体几何参数包括：椭球长半径a、短半径b、第 一偏心率e、第二偏心率e′、扁率f。
椭球长半径a，短半径b
第一偏心率：
e
第二偏心率：
e
a2 b2 a
a2 b2 b
扁率：
f
a b a
a、b、e、e′、f之间的关系:
c
a2 b
a
b
1
e 2
b
a
1
e2
c a 1 e2
大地测量学基础-第2章坐标系统与时间系统
的影响，地球的旋转轴在空间围绕黄极缓慢旋转，类似于一个旋 转陀螺，形成一个倒圆锥体（见左下图），其锥角等于黄赤交角 ε=23.5 °。 • 旋转周期为25786年，这种运动称为岁差，是地轴方向在宇宙空 间中的长周期运动（以黄极为中心）。
章动（周期18.6年）
岁差（周期25786年）
23.5 °
黄道 赤道
PS
πS
πN
πS
6、春分点与秋分点
• 黄道与赤道的两个交点称为春 分点和秋分点。
• 从地球上看，太阳沿黄道逆时 针运动。
• 黄道和赤道在天球上存在相距 180°的两个交点，其中太阳沿 黄道从天赤道以南向北通过天 赤道的那一点，称为春分点（3 月21日前后），与春分点相隔 180°的另一点，称为秋分点（9 月23日前后） 。
• GAMT 表示格林尼治平太阳时角。
• 未经任何改正的世界时表示为UT0；
• 经过极移改正的世界时表示为UT1：
UT1=UT0+Δλ
§2－1 地球的运转 §2－2 时间系统 §2－3 坐标系统
§2－1 地球的运转
• 众所周知，我们生存的地球一直处于运动之中。 • 从不同的角度来看，地球的运转可分为四类： （1）与银河系一起在宇宙中运动 （2）与太阳系一起在银河系内运动 （3）与其它行星一起绕太阳旋转（公转） （4）绕其自身旋转轴(瞬时)旋转（自转，或叫周日视运动） • 大地测量学主要研究后两类运动。
• 考虑岁差和章动的共同影响时，相应的旋转轴、天极、天球赤道 等术语前加上“真”，即真旋转轴、真天极、真天球赤道。
• 若只考虑岁差，则分别称作平旋转轴、平天极、平天球赤道。
章动（周期18.6年）
岁差（周期25786年）
23.5 °
章动（周期18.6年）
岁差（周期25786年）
23.5 °
黄道 赤道
PS
πS
πN
πS
6、春分点与秋分点
• 黄道与赤道的两个交点称为春 分点和秋分点。
• 从地球上看，太阳沿黄道逆时 针运动。
• 黄道和赤道在天球上存在相距 180°的两个交点，其中太阳沿 黄道从天赤道以南向北通过天 赤道的那一点，称为春分点（3 月21日前后），与春分点相隔 180°的另一点，称为秋分点（9 月23日前后） 。
• GAMT 表示格林尼治平太阳时角。
• 未经任何改正的世界时表示为UT0；
• 经过极移改正的世界时表示为UT1：
UT1=UT0+Δλ
§2－1 地球的运转 §2－2 时间系统 §2－3 坐标系统
§2－1 地球的运转
• 众所周知，我们生存的地球一直处于运动之中。 • 从不同的角度来看，地球的运转可分为四类： （1）与银河系一起在宇宙中运动 （2）与太阳系一起在银河系内运动 （3）与其它行星一起绕太阳旋转（公转） （4）绕其自身旋转轴(瞬时)旋转（自转，或叫周日视运动） • 大地测量学主要研究后两类运动。
• 考虑岁差和章动的共同影响时，相应的旋转轴、天极、天球赤道 等术语前加上“真”，即真旋转轴、真天极、真天球赤道。
• 若只考虑岁差，则分别称作平旋转轴、平天极、平天球赤道。
章动（周期18.6年）
岁差（周期25786年）
23.5 °
测绘学概论重点概念
测绘学概论重点概念1．总论（1）．测绘学起初的概念是以地球为研究对象, 对它进行测定和描绘的科学。
按照这样的概念, 测绘就是利用测量仪器测定地球表面自然形态的地理要素和地表人工设施的形状、大小、空间位置及其属性等, 然后根据观测到的这些数据通过地图制图的方法将地面的自然形态和人工设施等绘制成地图。
（2）.测绘学的研究对象不仅是地球, 还需要将其研究范围扩大到地球外层空间的各种自然和人造实体。
（3）.因此, 测绘学的一个比较完整的基本概念应该是: 研究对实体(包括地球整体、表面以及外层空间各种自然和人造的物体)中与地理空间分布有关的各种几何、物理、人文及其随时间变化的信息的采集、处理、管理、更新和利用的科学与技术。
(4).针对地球而言, 测绘学就是研究测定和推算地面及其外层空间点的几何位置, 确定地球形状和地球重力场, 获取地球表面自然形态和人工设施的几何分布以及与其属性有关的信息, 编制全球或局部地区的各种比例尺的普通地图和专题地图, 建立各种地理信息系统, 为国民经济发展和国防建设以及地学研究服务.(5).在公元前 3 世纪前, 中国人已知道天然磁石的磁性,并已有了某些形式的磁罗盘。
公元前2 世纪, 我国司马迁在《史记·夏本纪》中叙述了禹受命治理洪水而进行测量工作的情况, 所谓“左准绳, 右规矩, 载四时, 以开九州、通九道、陂九泽、度九山”。
这说明在上古时代, 中国人为了治水就已经会用简单的测量工具了。
人类最早对地球的认识为天圆地方.直到公元前6 世纪古希腊的毕达哥拉斯( Pythagoras)才提出地球为球形的概念, 2 个世纪后亚里士多德( Aristotle )对此作了进一步论证, 支持这一学说, 此称地圆说。
又 1 世纪后, 亚历山大的埃拉托斯尼( Eratosthenes )采用在两地观测日影的方法, 首次推算出地球子午圈的周长和地球的半径, 证实了地圆说。
这是测量地球大小的“弧度测量”方法的初始形式。
注册测绘师基础考试题目
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注册测绘师基础考试题目.txt真正的好朋友并不是在一起有说不完的话题，而是在一起就算不说话也不会觉得尴尬。你在看别人的同时，你也是别人眼中的风景。要走好明天的路，必须记住昨天走过的路，思索今天正在走着的路。目录 第一篇 大地测量第1章 大地测量概论 1.1 大地测量的任务和作用 1.2 大地测量系统与参考框架 1.3 时间系统与时间系统框架第2章 传统大地控制网 2.1 传统大地控制网的布设 2.2 经纬仪和光电测距仪及其检验 2.3 水平角观测 2.4 三角高程测量 2.5 导线测量第3章 空间大地控制网 3.1 GPS控制网等级 3.2 卫星定位连续运行基准站网的布设 3.3 GPS网布设 3.4 GPSRTK测量 3.5 GPS测量数据处理第4章 常用坐标系及其转换 4.1 常用坐标系 4.2 坐标系转换第5章 高程控制网 5.1 水准网的布设 5.2 水准仪和水准标尺检验 5.3 水准测量作业方法及误差来源 5.4 水准测量外业计算 5.5 水准网平差第6章 重力控制网 6.1 重力测量设计 6.2 重力控制网选点与埋石 6.3 重力测量仪器及检验 6.4 重力测量 6.5 重力观测的数据计算及上交资料第7章 似大地水准面精化 7.1 概述 7.2 似大地水准面精化设计 7.3 控制网建设与数据处理 7.4 似大地水准面精化计算参考文献 第二篇 工程测量第1章 工程测量概述 1.1 工程测量的任务与发展 1.2 工程测量的应用第2章 工程控制网建立 2.1 工程控制网及其特点 2.2 工程控制网的布设 2.3 工程控制网的施测与数据处理第3章 工程地形图测绘 3.1 概述 3.2 测绘方法 3.3 测绘过程与质量控制 3.4 水下地形测量 3.5 工程地形图应用第4章 规划与市政工程测量 4.1 规划定线与拨地测量 4.2 规划监督测量 4.3 市政工程测量第5章 线路工程测量 5.1 线路工程放样 5.2 线路设计阶段的测绘工作 5.3 线路施工与竣工测量 5.4 地下管线探测第6章 地下工程测量 6.1 地下工程测量特点 6.2 地下工程控制测量 6.3 联系测量 6.4 贯通测量第7章 施工与竣工测量 7.1 施工放样方法 7.2 工业与民用建筑施工测量 7.3 桥梁施工测量 7.4 大坝施工测量 7.5 竣工测量第8章 变形测量 8.1 概述 8.2 变形测量方案设计 8.3 变形测量方法 8.4 变形测量内容 8.5 变形数据处理与分析 8.6 资料整理与成果表达第9章 精密工程测量 9.1 精密工程测量的内容与特点 9.2 精密工程测量的方法和仪器 9.3 精密工程测量的应用参考文献 第三篇 摄影测量与遥感第1章 摄影测量与遥感概述 1.1 摄影测量概述 1.2 遥感及其发展 1.3 摄影测量与遥感的结合第2章 摄影测量基础 2.1 单张航摄像片解析 2.2 像点坐标的量测 2.3 立体测图的原理与方法 2.4 摄影测量解析计算基础 2.5 数字摄影测量基础第3章 遥感基础 3.1 遥感基础知识 3.2 遥感图像特征 3.3 常用卫星遥感简介 3.4 遥感图像的解译第4章 摄影测量与遥感处理系统 4.1 数字摄影测量系统 4.2 遥感数字图像处理系统 4.3 机载LIDAR和车载移动测图系统第5章 野外像片调绘与像片控制测量 5.1 野外像片调绘 5.2 像片控制测量第6章 基于摄影测量与遥感的4D产品生产 6.1 4D产品生产的数据流 6.2 解析空中三角测量 6.3 数字高程模型(DEM) 6.4 数字正射影像图(DOM) 6.5 数字线划地图(DLG) 6.6 数字栅格地图(DRG) 参考文献 第四篇 地图编制第1章 地图概述 1.1 地图的特性、比例尺与分类 1.2 地图语言 l.3 地图内容 1.4 地图数据 1.5 地图分幅与编号 1.6 地图成图过程 1.7 地图投影 1.8 地图定向第2章 地图编绘 2.1 制图综合 2.2 国家基本比例尺地形图编绘 2.3 专题地图编绘第3章 地图设计 3.1 地图设计基本程序 3.2 地图设计文件 3.3 地图图幅设计 3.4 地图集编制 3.5 计算机地图制图生产工艺第4章 电子地图 4.1 电子地图的概念 4.2 电子地图功能与设计 4.3 导航电子地图参考文献 第五篇 地理信息系统工程第1章 地理信息系统基础 1.1 GIS基本概念 1.2 GIS的主要功能 1.3 GIS的发展第2章 基础地理信息系统功能与组成 2.1 概述 2.2 基础地理信息系统功能 2.3 系统建设总体要求与工作流程 2.4 基础地理数据的内容与特点 2.5 基础地理数据的采集 2.6 基础地理数据更新 2.7 基础地理信息系统标准第3章 基础地理信息系统设计与实现 3.1 需求调查与分析 3.2 系统设计 3.3 数据库设计 3.4 详细设计 3.5 系统实现第4章 数据建库与系统测试评价 4.1 数据建库 4.2 系统部署 4.3 系统测试与评价第5章 基础地理信息共享与服务 5.1 地理信息共享 5.2 服务式GIS的模式参考文献
注册测绘师基础考试题目.txt真正的好朋友并不是在一起有说不完的话题，而是在一起就算不说话也不会觉得尴尬。你在看别人的同时，你也是别人眼中的风景。要走好明天的路，必须记住昨天走过的路，思索今天正在走着的路。目录 第一篇 大地测量第1章 大地测量概论 1.1 大地测量的任务和作用 1.2 大地测量系统与参考框架 1.3 时间系统与时间系统框架第2章 传统大地控制网 2.1 传统大地控制网的布设 2.2 经纬仪和光电测距仪及其检验 2.3 水平角观测 2.4 三角高程测量 2.5 导线测量第3章 空间大地控制网 3.1 GPS控制网等级 3.2 卫星定位连续运行基准站网的布设 3.3 GPS网布设 3.4 GPSRTK测量 3.5 GPS测量数据处理第4章 常用坐标系及其转换 4.1 常用坐标系 4.2 坐标系转换第5章 高程控制网 5.1 水准网的布设 5.2 水准仪和水准标尺检验 5.3 水准测量作业方法及误差来源 5.4 水准测量外业计算 5.5 水准网平差第6章 重力控制网 6.1 重力测量设计 6.2 重力控制网选点与埋石 6.3 重力测量仪器及检验 6.4 重力测量 6.5 重力观测的数据计算及上交资料第7章 似大地水准面精化 7.1 概述 7.2 似大地水准面精化设计 7.3 控制网建设与数据处理 7.4 似大地水准面精化计算参考文献 第二篇 工程测量第1章 工程测量概述 1.1 工程测量的任务与发展 1.2 工程测量的应用第2章 工程控制网建立 2.1 工程控制网及其特点 2.2 工程控制网的布设 2.3 工程控制网的施测与数据处理第3章 工程地形图测绘 3.1 概述 3.2 测绘方法 3.3 测绘过程与质量控制 3.4 水下地形测量 3.5 工程地形图应用第4章 规划与市政工程测量 4.1 规划定线与拨地测量 4.2 规划监督测量 4.3 市政工程测量第5章 线路工程测量 5.1 线路工程放样 5.2 线路设计阶段的测绘工作 5.3 线路施工与竣工测量 5.4 地下管线探测第6章 地下工程测量 6.1 地下工程测量特点 6.2 地下工程控制测量 6.3 联系测量 6.4 贯通测量第7章 施工与竣工测量 7.1 施工放样方法 7.2 工业与民用建筑施工测量 7.3 桥梁施工测量 7.4 大坝施工测量 7.5 竣工测量第8章 变形测量 8.1 概述 8.2 变形测量方案设计 8.3 变形测量方法 8.4 变形测量内容 8.5 变形数据处理与分析 8.6 资料整理与成果表达第9章 精密工程测量 9.1 精密工程测量的内容与特点 9.2 精密工程测量的方法和仪器 9.3 精密工程测量的应用参考文献 第三篇 摄影测量与遥感第1章 摄影测量与遥感概述 1.1 摄影测量概述 1.2 遥感及其发展 1.3 摄影测量与遥感的结合第2章 摄影测量基础 2.1 单张航摄像片解析 2.2 像点坐标的量测 2.3 立体测图的原理与方法 2.4 摄影测量解析计算基础 2.5 数字摄影测量基础第3章 遥感基础 3.1 遥感基础知识 3.2 遥感图像特征 3.3 常用卫星遥感简介 3.4 遥感图像的解译第4章 摄影测量与遥感处理系统 4.1 数字摄影测量系统 4.2 遥感数字图像处理系统 4.3 机载LIDAR和车载移动测图系统第5章 野外像片调绘与像片控制测量 5.1 野外像片调绘 5.2 像片控制测量第6章 基于摄影测量与遥感的4D产品生产 6.1 4D产品生产的数据流 6.2 解析空中三角测量 6.3 数字高程模型(DEM) 6.4 数字正射影像图(DOM) 6.5 数字线划地图(DLG) 6.6 数字栅格地图(DRG) 参考文献 第四篇 地图编制第1章 地图概述 1.1 地图的特性、比例尺与分类 1.2 地图语言 l.3 地图内容 1.4 地图数据 1.5 地图分幅与编号 1.6 地图成图过程 1.7 地图投影 1.8 地图定向第2章 地图编绘 2.1 制图综合 2.2 国家基本比例尺地形图编绘 2.3 专题地图编绘第3章 地图设计 3.1 地图设计基本程序 3.2 地图设计文件 3.3 地图图幅设计 3.4 地图集编制 3.5 计算机地图制图生产工艺第4章 电子地图 4.1 电子地图的概念 4.2 电子地图功能与设计 4.3 导航电子地图参考文献 第五篇 地理信息系统工程第1章 地理信息系统基础 1.1 GIS基本概念 1.2 GIS的主要功能 1.3 GIS的发展第2章 基础地理信息系统功能与组成 2.1 概述 2.2 基础地理信息系统功能 2.3 系统建设总体要求与工作流程 2.4 基础地理数据的内容与特点 2.5 基础地理数据的采集 2.6 基础地理数据更新 2.7 基础地理信息系统标准第3章 基础地理信息系统设计与实现 3.1 需求调查与分析 3.2 系统设计 3.3 数据库设计 3.4 详细设计 3.5 系统实现第4章 数据建库与系统测试评价 4.1 数据建库 4.2 系统部署 4.3 系统测试与评价第5章 基础地理信息共享与服务 5.1 地理信息共享 5.2 服务式GIS的模式参考文献
2. GNSS时空基准
GLONASST ≈ GPST − tls + 3h
Galieo时间系统
Galileo系统的时间基准为Galileo时间系统（Galileo Time，GST），它是 一一个连续的时标，与国际原子子时保持同步，同步标准差小小于28ns。GST与 TAI和UTC之差将由Galileo卫星向用用户播发。GST的起算时间设为1999年年 8月月22日日0时0分0秒（UTC）。GST与TAI整周时间的关系如下式：
X
几几个有关坐标系统的术语
} 天球坐标系
地球坐标系
地球自自转参数
Z
} 参心心坐标系
地心心坐标系 独立立坐标系
不不同基准
坐标变换
Transformation
Y
} 直⻆角坐标系
大大地坐标系 测站坐标系
相同基准
坐标转换
Conversion
X
天球与地球坐标系统与 框架变换
天球与地球坐标系
天球坐标系
➡ 不不随地球自自转的地心心坐标系，是空间固定坐标系，主要用用 于对卫星位置描述。
参考系统与参考框架
时间参考系统（Time Reference System） 时间参考框架（Time Reference Frame） 坐标参考系统（Coordinate Reference System） 坐标参考框架（Coordinate Reference Framห้องสมุดไป่ตู้）
坐标系统与坐标框架
Z
ρ = c (treceiver − tsatellite)
本章内容大大纲
时间系统及其框架转换 坐标系统及其框架变换
本章内容大大纲
时间系统及其框架转换 坐标系统及其框架变换
时间系统及其框架转换内容提要
Galieo时间系统
Galileo系统的时间基准为Galileo时间系统（Galileo Time，GST），它是 一一个连续的时标，与国际原子子时保持同步，同步标准差小小于28ns。GST与 TAI和UTC之差将由Galileo卫星向用用户播发。GST的起算时间设为1999年年 8月月22日日0时0分0秒（UTC）。GST与TAI整周时间的关系如下式：
X
几几个有关坐标系统的术语
} 天球坐标系
地球坐标系
地球自自转参数
Z
} 参心心坐标系
地心心坐标系 独立立坐标系
不不同基准
坐标变换
Transformation
Y
} 直⻆角坐标系
大大地坐标系 测站坐标系
相同基准
坐标转换
Conversion
X
天球与地球坐标系统与 框架变换
天球与地球坐标系
天球坐标系
➡ 不不随地球自自转的地心心坐标系，是空间固定坐标系，主要用用 于对卫星位置描述。
参考系统与参考框架
时间参考系统（Time Reference System） 时间参考框架（Time Reference Frame） 坐标参考系统（Coordinate Reference System） 坐标参考框架（Coordinate Reference Framห้องสมุดไป่ตู้）
坐标系统与坐标框架
Z
ρ = c (treceiver − tsatellite)
本章内容大大纲
时间系统及其框架转换 坐标系统及其框架变换
本章内容大大纲
时间系统及其框架转换 坐标系统及其框架变换
时间系统及其框架转换内容提要
第二章 空间数据模型和空间数据结构
地理空间定位框架即大地测量控制，由平面控制网和
高程控制网组成； GIS的任何空间数据都必须纳入一个统一的空间参照系 中，以实现不同来源数据的融合、连接与统一。
湖北大学资源环境学院
6
中国的大地控制网
由平面控制网和高程控制网组成，控制点遍布全国各地。
平面控制网 :
按统一规范，由精确测定地理坐标的地面点组成，由 三角测量或导线测量完成，依精度不同，分为四等。
5 f 6
c
4
d
g
点 1 x1 2 x2 3 x3 4 x4 5 x5 6 x6
地图MAP及多边形实体I和II
湖北大学资源环境学院
2.3.2.3 空间物理数据模型
• 解决如何把设计的空间逻辑数据模型在计 算机上实现，同时考虑效率。常常涉及到 索引文件的构建。
湖北大学资源环境学院
30
2.3.3 时空数据模型
1）单重继承、多重继承；全部继承、部分继承；取 代继承、包含继承
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39
（四）面向对象数据模型的核心工具
公有域 私有域 保护域：
2）状态继承（数据）
数据 父类 函数 子类
实例
子类继承父类的数据结构，子类还可定义自己 新的数据结构。 子类任意使用父类的数据结构，有可能破坏封 装，若只能通过发送消息来使用父类的域，又可 能失去有效性，具体办法： 公有域：类可操作，实例也可操作。 私有域：只有类本身使用，用户不得访问。 保护域：子类可使用，继承使用，实例不能使用。
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7
湖北大学资源环境学院
陕西省泾阳县永乐镇北洪流村为 “1980西安坐标系” 大地坐标的 起算点——大地原点。
8
高程控制网
大地测量相关基础知识培训
解析:世界时(UT)以地球自转周期为基准,在 1960 年以前一直作为国际时间基准。世界协调时(UTC)是把原子时的秒长和 UT 时刻结合起来的一种时间系统。 GPS时(GPST)是由 GPS 星载原子钟和地面监控站原子钟组成的一种原子时基准。力学时(DT)通过观测行星来维护,是历书时的延伸,是以地球公转周期(年)为基准的时间系统。
测绘仪器
经纬仪、全站仪、水准仪、GPS、重力仪
2.1 经纬仪
经纬仪是一种根据测角原理设计的测量水平角和竖直角的测量仪器，分为光学经纬仪和电子经纬仪。光学经纬仪按“一测回水平方向标准偏差”分为 DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ30
思考：一测回测角中误差怎么算？
经纬仪轴线应满足的条件1、VV⊥LL——照准部水准管轴的检校。2、HH⊥十字丝竖丝——十字丝竖丝的检校3、HH⊥CC——视准轴的检校4. HH⊥VV ——横轴的检校5. 竖盘指标差应为零——指标差的检校6. 光学垂线与VV重合——光学对中器的检校7. L'L'∥ VV——圆水准器的检验与校正(次 要)
高斯直角坐标系
采用横切椭圆柱投影（高斯-克吕格投影）方法建立的平面直角坐标系统，称为高斯-克吕格直角坐标系，简称为高斯直角坐标系。高斯直角坐标系以中央子午线为纵轴，以赤道投影为横轴构成。
站心坐标系
以测站为原点的坐标系称为站心坐标系。根据坐标表示方法，可以将站心坐标系分为站心直角坐标系和站心极坐标系。
转换参数的确定：通过公共点，即具有两个不同坐标系坐标的点；至少需要 3 个公共点；将公共点的坐标差作为伪观测值，确定转换参数。
（2）莫洛金斯基（Molodensky）模型
布尔沙模型在进行全球或较大范围的基准转换时较为常用，但是，旋转参数与平移参数具有较高的相关性。 采用莫洛金斯基模型则可以克服这一问题，因为其旋转中心可以人为选定，当网的规模不大时，可以选取网中任意一个点；当网的规模较大时，则可选取网的重心，然后以该点作为固定旋转点进行旋转。应用于局部网坐标转换。
测绘仪器
经纬仪、全站仪、水准仪、GPS、重力仪
2.1 经纬仪
经纬仪是一种根据测角原理设计的测量水平角和竖直角的测量仪器，分为光学经纬仪和电子经纬仪。光学经纬仪按“一测回水平方向标准偏差”分为 DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ30
思考：一测回测角中误差怎么算？
经纬仪轴线应满足的条件1、VV⊥LL——照准部水准管轴的检校。2、HH⊥十字丝竖丝——十字丝竖丝的检校3、HH⊥CC——视准轴的检校4. HH⊥VV ——横轴的检校5. 竖盘指标差应为零——指标差的检校6. 光学垂线与VV重合——光学对中器的检校7. L'L'∥ VV——圆水准器的检验与校正(次 要)
高斯直角坐标系
采用横切椭圆柱投影（高斯-克吕格投影）方法建立的平面直角坐标系统，称为高斯-克吕格直角坐标系，简称为高斯直角坐标系。高斯直角坐标系以中央子午线为纵轴，以赤道投影为横轴构成。
站心坐标系
以测站为原点的坐标系称为站心坐标系。根据坐标表示方法，可以将站心坐标系分为站心直角坐标系和站心极坐标系。
转换参数的确定：通过公共点，即具有两个不同坐标系坐标的点；至少需要 3 个公共点；将公共点的坐标差作为伪观测值，确定转换参数。
（2）莫洛金斯基（Molodensky）模型
布尔沙模型在进行全球或较大范围的基准转换时较为常用，但是，旋转参数与平移参数具有较高的相关性。 采用莫洛金斯基模型则可以克服这一问题，因为其旋转中心可以人为选定，当网的规模不大时，可以选取网中任意一个点；当网的规模较大时，则可选取网的重心，然后以该点作为固定旋转点进行旋转。应用于局部网坐标转换。
第1章大地测量
第1章大地测量1.1大地测量概论1.1.1大地测量的任务和特点1.1.1.1大地测量的任务大地测量是为研究地球的形状及表面特性进行的实际测量工作。
其主要任务是建立国家或大范围的精密控制测量网，内容：三角测量、导线测量、水准测量、天文测量、重力测量、惯性测量、卫星大地测量以及各种大地测量数据处理等。
大规模地形图测制及各种工程测量提供高精度的平面控制和高程控制；为空间科学技术和军事用途等提供精确的点位坐标、距离、方位及地球重力场资料；为研究地球形状和大小、地壳形变及地震预报等科学问题提供资料。
1.1.1.2现代大地测量的特点(1)长距离、大范围(2)高精度(3)实时、快速(4)“四维”。
能提供在合理复测周期内有时间序列的（时间或历元）、高于10-7相对精度的大地测量数据(5)地心(6)学科融合1.1.2大地测量的作用大地测量是组织、管理、融合和分析地球海量时空信息的一个数理基础，也是描述、构建和认知地球，进而解决地球科学问题的一个时空平台。
任何与地理位置有关的测绘都必须以法定的或协议的大地测量基准为基础。
各种测绘只有在大地测量基准的基础上，才能获得统一、协调、法定的平面坐标和高程系统，才能获得正确的点位和海拔高以及点之间的空间关系和尺度。
1.1.3大地测量系统与参考框架大地测量系统规定了大地测量的起算基准、尺度标准及其实现方式（包括理论、模型和方法）。
大地测量参考框架是通过大地测量手段，由固定在地面上的点所构成的大地网（点）或其他实体（静止或运动的物体）按相应于大地测量系统的规定模式构建的，是对大地测量系统的具体实现。
大地测量系统是总体概念，大地测量参考框架是大地测量系统的具体应用形式。
大地测量系统包括坐标系统、高程系统、深度基准和重力参考系统。
大地参考框架有坐标（参考）框架、高程（参考）框架和重力测量（参考）框架三种。
1.1.3.1大地测量坐标系统和大地测量常数大地测量坐标系统分为地心坐标系统和参心坐标系统。
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说明及致谢
课件中引用了大量来自网络及 他人课件的图片资料。由于其来源 复杂，在此未能一一列出。资料的 版权均属原作者。本课件只用于教 学，不作其它用途。特此说明！
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中南大学测绘与国土信息工程系
1
空间大地测量时空框架
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中南大学测绘与国土信息工程系
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内容要点
大地测量时空基准相关定义 时间系统 坐标系统
国家平面控制网是全国进行测量工作的平面位置的参 考框架，国家平面控制网是按控制等级和施测精度分 为一、二、三、四等网。目前提供使用的国家平面控 制网含三角点、导线点共154348个。
国家高程控制网是全国进行测量工作的高程参考框架， 按控制等级和施测精度分为一、二、三、四等网，目 前提供使用的1985国家高程系统共有水准点成果 114041个，水准路线长度为4166191公里。
•授时系统 是确定和发播精确时刻的工作系统 。
时间系统
时间的描述包括时间原点、单位（尺度）两大要素。 时间是物质运动过程的连续的表现，选择测量时间单 位的基本原则是选取一种物质的运动。时间的特点是 连续、均匀，故一种物质的运动也应该连续、均匀。
周期运动满足如下三项要求，可以作为计量时间的方 法。 – – – 运动是可观测的。
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中南大学测2绘3 与国土信息工程系
23
国家重力基本网是确定我国重力加速度数值的参考框 架，目前提供使用的2000国家重力基本网包括21个 重力基准点和126个重力基本点 。
“2000国家GPS控制网”由国家测绘局布设的高精 度GPS A、B级网，总参布设的GPS 一、二级网，地 震局、总参测绘局、科学院、国家测绘局共建的中国 地壳运动观测网组成，该控制网整合了上述三个大型 的有重要影响力的GPS观测网的成果，共2609个点， 通过联合处理将其归于一个坐标参考框架，可满足现 代测量技术对地心坐标的需求，是我国新一代的地心 坐标系统的基础框架.
–协议天球坐标系 –瞬时平天球标系 –瞬时真天球标系
协议天球坐标系转换到瞬时平天球坐标系
协议天球坐标系与瞬时平天球坐标系的差异是岁
差导致的 Z 轴方向发生变化产生的，通过对协议
天球坐标系的坐标轴旋转，就可以实现两者之间的
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坐标变换
中南大学测2绘6 与国土信息工程系
26
x
x
测量常用的基准包括平面基准、高程基准、重力基准 等。
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中南大学测1绘8 与国土信息工程系
18
2、大地测量坐标系
天球坐标系：用于研究天体和人造卫星的定位与运动。 地球坐标系： 用于研究地球上物体的定位与运动，是 以旋转椭球为参照体建立的坐标系统，分为大地坐标 系和空间直角坐标系两种形式， 基准和坐标系两方面要素构成了完整的坐标参考系统!
AT=UT2－0.0039(s) 地球自转的不均性，原子时与世界时的误差逐年积累。
14
• 协调世界时(UTC)
原子时与地球自转没有直接联系，由于地球自转速度 长期变慢的趋势，原子时与世界时的差异将逐渐变大， 秒长不等，大约每年相差1秒，便于日常使用，协调 好两者的关系，建立以原子时秒长为计量单位、在时 刻上与平太阳时之差小于0.9秒的时间系统，称之为 世界协调时(UTC)。
瞬时真天球坐标系与瞬时平天球坐标系的差异主要是地球自转轴的 章动造成的，两者之间的相互转换可以通过章动旋转矩阵来实现.
x x
y
N
y
z t z Mt
N R1( )R3( )R1( )
. 为黄赤交交、交角章动、黄经章动
TDT和TDB可以看作是ET分别在两个坐标系中的实现
地球质心力学时的基本单位国际秒制，与原子时的尺 度相同。IGU规定：1977年1月1日原子时（TAI) 0时与地 球力学时严格对应为： TDT=TAI+32.184 13
• 原子时(AT)
原子时是一种以原子谐振信号周期为标准。原子时的 基本单位是原子时秒，定义为：在零磁场下，位于海 平面的铯原子基态两个超精细能级间跃迁辐射 192631770周所持续的时间为原子时秒，规定为国际 单位制中的时间单位。 原子时的原点定义：1958年1月1日UT2的0时。
(CIS= Conventional Inertial System)
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中南大学测2绘5 与国土信息工程系
25
国际大地测量协会IAG和国际天文学联合会IAU决 定，从1984年1月1日起采用以J2000.0 (2000年 1月15日)的平赤道和平春分点为依据的协议天球坐 标系.
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中南大学测1绘9 与国土信息工程系
19
天球直角坐标系 球面坐标系：赤经、赤纬、向径
图2－8 天球坐标系
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中南大学测2绘0 与国土信息工程系
20
图2－10 大地坐标系与空间直角坐标
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中南大学测2绘1 与国土信息工程系
21
3、高程参考系统
以大地水准面为参照面的高程 系统称为正高 以似大地水准 面为参照面的高程系统称为正 常高；
与大地测量系统相对应，大地测量参考框架有坐标（参考）框架、高 程（参考）框架和重力测量（参考）框架三种。
大地测量基准建设的任务
大地测量基准建设的任务是，确定或定义坐标系统、高程系统和重力 参考系统。建立和维持坐标框架、高程框架和重力框架。
时间系统与时间参考框架
（1）时间系统
时间系统规定了时间测量的参考标准，包括时刻的参考标准和时间 间隔的尺度标准。
大地测量系统
大地测量系统规定了大地测量的起算基准和尺度标准及其实现方式（ 包括理论、模型和方法）。
大地测量系统包括坐标系统、高程系统和重力参考系统。
大地测量参考框架
大地测量参考框架，就是按大地测量系统的规定的原则，采用大地测 量技术，在全球或局域范围内所测定的、固定在地面上的点所构成的大 地网（点）或其他实体（静止或运动的物体），是对大地测量系统的具 体实现。
选取的物理对象不同，时间的定义不同: 地球的自转运动、地球的公转、物质的振动等。
7
• 恒星时(ST)
以春分点作为基本参考点，由春分点周日视运动确定 的时间，称为恒星时。
春分点连续两次经过同一子午圈上中天的时间间隔为 一个恒星日，分为24个恒星时，某一地点的地方恒星 时，在数值上等于春分点相对于这一地方子午圈的时 角。
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中南大学测2绘4 与国土信息工程系
24
惯性坐标系(CIS)与协议坐标系 惯性坐标系：是指在空间固定不动或做匀速直线运
动的坐标系。
协议惯性坐标系的建立：
由于地球的旋转轴是不断变化的，通常约定某一刻 t0 作为参考历元，把该时刻对应的瞬时自转轴经岁 差和章动改正后的指向作为 Z 轴，以对应的春分点 为 X 轴的指向点，以 XOY 的垂直方向为 Y 轴建立 天球坐标系，称为协议天球坐标系 或协议惯性坐标 系 CIS
A 2004 .3109 "T 0.42665 "T 2 0.041833 "T 3
T (JD(t) 2451545.0) / 36525
JD(t) 为观测历元 t 的儒略日。
P：岁差旋转矩阵
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中南大学测2绘7 与国土信息工程系
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瞬时平天球坐标转换到瞬时真天球坐标
假设以平太阳作为参考点，其速度等于真太阳周年 运动的平均速度。平太阳连续两次经过同一子午圈 的时间间隔，称为一个平太阳日
10
平太阳日是以平子夜的瞬时作为时间的起算零点，如 果LAMT 表示平太阳时角，则某地的平太阳时
MT = LAMT + 12 (平子夜与平正午差12小时）
• 世界时UT：
以格林尼治平子夜为零时起算的平太阳时称为世界时。 UT = GAMT + 12
当大于0.9秒，采用12月31日或6月30日调秒。调秒由 国际计量局来确定公布。
世界各国发布的时号均以UTC为准。 TAI=UTC+1×n(秒）
15
• GPS时间系统
时间的计量对于卫星定轨、地面点与卫星之间距离测量 至关重要，精确定时设备是导航定位卫星的重要组成部 分。
GPS的时间系统采用基于美国海军观测实验室USNO维持 的原子时称为GPST，它与国际原子的原点不同，瞬时相 差一常量： TAI－GPST=19(s)
GPST的起点，规定1980年1月6日0时GPS与UTC相等。
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内容要点
大地测量时空基准相关定义 时间系统 坐标系统
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坐标系统
1、大地基准
所谓基准是指为描述空间位置而定义的点、线、面， 在大地测量中，基准是指用以描述地球形状的参考椭 球的参数（如参考椭球的长短半轴），以及参考椭球 在空间中的定位及定向，还有在描述这些位置时所采 用的单位长度的定义。
地方真恒星时、平恒星时、格林尼治真恒星时、 格林 尼治平恒星时
8
时角t
天体的时圈面与测站 子午面间的二面角 QOT称为天体的时角， 以t表示。也可用在北 天极P上所相应的球 面角QP σ或在赤道 上由上点Q至T点的 弧距QT来量度。
9
• 平太阳时MT和世界时UT
以真太阳作为基本参考点，由其周日视运动确定的 时间，称为真太阳时。一个真太阳日就是真太阳连续 两次经过某地的上中天（上子午圈）所经历的时间。 地球绕太阳公转的速度不均匀。近日点快、远日 点慢。真太阳日在近日点最长、远日点最短。
大地水准面相对于旋转椭球面 的起伏如图所示，正常高及正 高与大地高有如下关系：
课件中引用了大量来自网络及 他人课件的图片资料。由于其来源 复杂，在此未能一一列出。资料的 版权均属原作者。本课件只用于教 学，不作其它用途。特此说明！
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空间大地测量时空框架
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内容要点
大地测量时空基准相关定义 时间系统 坐标系统
国家平面控制网是全国进行测量工作的平面位置的参 考框架，国家平面控制网是按控制等级和施测精度分 为一、二、三、四等网。目前提供使用的国家平面控 制网含三角点、导线点共154348个。
国家高程控制网是全国进行测量工作的高程参考框架， 按控制等级和施测精度分为一、二、三、四等网，目 前提供使用的1985国家高程系统共有水准点成果 114041个，水准路线长度为4166191公里。
•授时系统 是确定和发播精确时刻的工作系统 。
时间系统
时间的描述包括时间原点、单位（尺度）两大要素。 时间是物质运动过程的连续的表现，选择测量时间单 位的基本原则是选取一种物质的运动。时间的特点是 连续、均匀，故一种物质的运动也应该连续、均匀。
周期运动满足如下三项要求，可以作为计量时间的方 法。 – – – 运动是可观测的。
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国家重力基本网是确定我国重力加速度数值的参考框 架，目前提供使用的2000国家重力基本网包括21个 重力基准点和126个重力基本点 。
“2000国家GPS控制网”由国家测绘局布设的高精 度GPS A、B级网，总参布设的GPS 一、二级网，地 震局、总参测绘局、科学院、国家测绘局共建的中国 地壳运动观测网组成，该控制网整合了上述三个大型 的有重要影响力的GPS观测网的成果，共2609个点， 通过联合处理将其归于一个坐标参考框架，可满足现 代测量技术对地心坐标的需求，是我国新一代的地心 坐标系统的基础框架.
–协议天球坐标系 –瞬时平天球标系 –瞬时真天球标系
协议天球坐标系转换到瞬时平天球坐标系
协议天球坐标系与瞬时平天球坐标系的差异是岁
差导致的 Z 轴方向发生变化产生的，通过对协议
天球坐标系的坐标轴旋转，就可以实现两者之间的
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坐标变换
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测量常用的基准包括平面基准、高程基准、重力基准 等。
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2、大地测量坐标系
天球坐标系：用于研究天体和人造卫星的定位与运动。 地球坐标系： 用于研究地球上物体的定位与运动，是 以旋转椭球为参照体建立的坐标系统，分为大地坐标 系和空间直角坐标系两种形式， 基准和坐标系两方面要素构成了完整的坐标参考系统!
AT=UT2－0.0039(s) 地球自转的不均性，原子时与世界时的误差逐年积累。
14
• 协调世界时(UTC)
原子时与地球自转没有直接联系，由于地球自转速度 长期变慢的趋势，原子时与世界时的差异将逐渐变大， 秒长不等，大约每年相差1秒，便于日常使用，协调 好两者的关系，建立以原子时秒长为计量单位、在时 刻上与平太阳时之差小于0.9秒的时间系统，称之为 世界协调时(UTC)。
瞬时真天球坐标系与瞬时平天球坐标系的差异主要是地球自转轴的 章动造成的，两者之间的相互转换可以通过章动旋转矩阵来实现.
x x
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z t z Mt
N R1( )R3( )R1( )
. 为黄赤交交、交角章动、黄经章动
TDT和TDB可以看作是ET分别在两个坐标系中的实现
地球质心力学时的基本单位国际秒制，与原子时的尺 度相同。IGU规定：1977年1月1日原子时（TAI) 0时与地 球力学时严格对应为： TDT=TAI+32.184 13
• 原子时(AT)
原子时是一种以原子谐振信号周期为标准。原子时的 基本单位是原子时秒，定义为：在零磁场下，位于海 平面的铯原子基态两个超精细能级间跃迁辐射 192631770周所持续的时间为原子时秒，规定为国际 单位制中的时间单位。 原子时的原点定义：1958年1月1日UT2的0时。
(CIS= Conventional Inertial System)
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25
国际大地测量协会IAG和国际天文学联合会IAU决 定，从1984年1月1日起采用以J2000.0 (2000年 1月15日)的平赤道和平春分点为依据的协议天球坐 标系.
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天球直角坐标系 球面坐标系：赤经、赤纬、向径
图2－8 天球坐标系
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图2－10 大地坐标系与空间直角坐标
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3、高程参考系统
以大地水准面为参照面的高程 系统称为正高 以似大地水准 面为参照面的高程系统称为正 常高；
与大地测量系统相对应，大地测量参考框架有坐标（参考）框架、高 程（参考）框架和重力测量（参考）框架三种。
大地测量基准建设的任务
大地测量基准建设的任务是，确定或定义坐标系统、高程系统和重力 参考系统。建立和维持坐标框架、高程框架和重力框架。
时间系统与时间参考框架
（1）时间系统
时间系统规定了时间测量的参考标准，包括时刻的参考标准和时间 间隔的尺度标准。
大地测量系统
大地测量系统规定了大地测量的起算基准和尺度标准及其实现方式（ 包括理论、模型和方法）。
大地测量系统包括坐标系统、高程系统和重力参考系统。
大地测量参考框架
大地测量参考框架，就是按大地测量系统的规定的原则，采用大地测 量技术，在全球或局域范围内所测定的、固定在地面上的点所构成的大 地网（点）或其他实体（静止或运动的物体），是对大地测量系统的具 体实现。
选取的物理对象不同，时间的定义不同: 地球的自转运动、地球的公转、物质的振动等。
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• 恒星时(ST)
以春分点作为基本参考点，由春分点周日视运动确定 的时间，称为恒星时。
春分点连续两次经过同一子午圈上中天的时间间隔为 一个恒星日，分为24个恒星时，某一地点的地方恒星 时，在数值上等于春分点相对于这一地方子午圈的时 角。
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24
惯性坐标系(CIS)与协议坐标系 惯性坐标系：是指在空间固定不动或做匀速直线运
动的坐标系。
协议惯性坐标系的建立：
由于地球的旋转轴是不断变化的，通常约定某一刻 t0 作为参考历元，把该时刻对应的瞬时自转轴经岁 差和章动改正后的指向作为 Z 轴，以对应的春分点 为 X 轴的指向点，以 XOY 的垂直方向为 Y 轴建立 天球坐标系，称为协议天球坐标系 或协议惯性坐标 系 CIS
A 2004 .3109 "T 0.42665 "T 2 0.041833 "T 3
T (JD(t) 2451545.0) / 36525
JD(t) 为观测历元 t 的儒略日。
P：岁差旋转矩阵
2019/ 9/22
中南大学测2绘7 与国土信息工程系
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瞬时平天球坐标转换到瞬时真天球坐标
假设以平太阳作为参考点，其速度等于真太阳周年 运动的平均速度。平太阳连续两次经过同一子午圈 的时间间隔，称为一个平太阳日
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平太阳日是以平子夜的瞬时作为时间的起算零点，如 果LAMT 表示平太阳时角，则某地的平太阳时
MT = LAMT + 12 (平子夜与平正午差12小时）
• 世界时UT：
以格林尼治平子夜为零时起算的平太阳时称为世界时。 UT = GAMT + 12
当大于0.9秒，采用12月31日或6月30日调秒。调秒由 国际计量局来确定公布。
世界各国发布的时号均以UTC为准。 TAI=UTC+1×n(秒）
15
• GPS时间系统
时间的计量对于卫星定轨、地面点与卫星之间距离测量 至关重要，精确定时设备是导航定位卫星的重要组成部 分。
GPS的时间系统采用基于美国海军观测实验室USNO维持 的原子时称为GPST，它与国际原子的原点不同，瞬时相 差一常量： TAI－GPST=19(s)
GPST的起点，规定1980年1月6日0时GPS与UTC相等。
16
内容要点
大地测量时空基准相关定义 时间系统 坐标系统
2019/ 9/22
中南大学测绘与国土信息工程系
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坐标系统
1、大地基准
所谓基准是指为描述空间位置而定义的点、线、面， 在大地测量中，基准是指用以描述地球形状的参考椭 球的参数（如参考椭球的长短半轴），以及参考椭球 在空间中的定位及定向，还有在描述这些位置时所采 用的单位长度的定义。
地方真恒星时、平恒星时、格林尼治真恒星时、 格林 尼治平恒星时
8
时角t
天体的时圈面与测站 子午面间的二面角 QOT称为天体的时角， 以t表示。也可用在北 天极P上所相应的球 面角QP σ或在赤道 上由上点Q至T点的 弧距QT来量度。
9
• 平太阳时MT和世界时UT
以真太阳作为基本参考点，由其周日视运动确定的 时间，称为真太阳时。一个真太阳日就是真太阳连续 两次经过某地的上中天（上子午圈）所经历的时间。 地球绕太阳公转的速度不均匀。近日点快、远日 点慢。真太阳日在近日点最长、远日点最短。
大地水准面相对于旋转椭球面 的起伏如图所示，正常高及正 高与大地高有如下关系：